Способ извлечения соединения алюминия из отработанного катализаторного комплекса

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности извлечения соединения алюминия из отработанного катализаторакомплекса, например, на основе А1С1з, что может быть использовано при переработке отходов производства изопропил-этилбензола, сульфонола. Цель изобретения - снижение коррозионной активности получаемых растворов. Для этого отработанный катализаторный комплекс на основе А1С!з делят на 2 - 10 порций, одну из которых гидролизуют водой, а последующие - водной фазой, отделяемой со стадии гидролиза предыдущей порции. Коррозионная активность растворов хлорида алюминия, образующихся при гидролизе отработанных катализаторных комплексов, уменьшается в 8 - 30 раз по сравнению с известным. 1 табл.(ЛсИзобретение относится к способам извлечения соединений алюминия из отходов производств, например из отработанных катализаторных комплексов на основе хло^ рида алюминия, и может б ыть^и с пользовано в производстве изопропили этилбензола, сульфонола, хлористого этила и др. Отработанный катализаторный комплекс может присутствовать в продуктах злкилировайия в растворенном виде и в виде гетерогенной примеси или отделен от продуктов алкили^ рования в виде шлама.Рас^творы хлорида алюминия, получаемые из отходов производства, находят все большее применение в различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим важное значение приобретает улучшение пс(треби7 тельских свойств растворов, в Частности снижение их коррозионной активности.'Известен способ гидролиза отработанного ката):1иэаторного комплекса водой в соотношении комплекс:вода равным 1:1 - 3.К недостаткам способа следует отнести то, что перед гидролизом отработанный катализаторный комплекс в 10 - 20 раз разбавляется этилбензолом, после чего следует интенсивное перемешивание воды с органической фазой. Образующиеся при таком способе гидролиза растворы хлорида алюминия обладают значительной коррозионной активностью (скорость коррозии стали Ст-3 более 0,5 г/(м^ч).Известен также способ извлечения катализаторного комплекса, согласно которому перед гидролизом отработанный катализаторный комплекс выдерживают при давлении 125 - 250 мм рт.ст. в токе инертного газа для частич_ного удаления HCI. Затем отработанный катализаторныйЛч| О'Ю^>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 J 31/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: 4

О К) (21) 4788421/04 (22) 05.02.90 (46) 07.02.92. Бюл.№5 (72) B.Ä.Åëõîâà, Л.А.Лучинина, О.А.Романенко, Т.Д.Коновалова, В,Н,Павлычев, С.А.Филин и B.À.Õîõëîâ (53) 66.097,38 (088,8) (56) Авторское свидетел ьство СССР

¹ 722567, кл. B 01 3 31/40, 1969.

Патент США ¹ 3523009, кл, С 01 В 7/08, опублик. 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 992083, кл. В 01 J 31/40, 1 981.

Патент США ¹ 3554695, кл. С 01 F 7/56, опублик. 1971, (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ИЗ ОТРАБОТАННОГО

КАТАЛИЗАТОРНОГО КОМПЛЕКСА

Изобретение относится к способам извлечения соединений алюминия из отходов производств, например из отработанных каталиэаторных комплексов на основе хлорида алюминия, и может быть использовано в производстве изопропил- и этилбензола, сульфонола, хлористого этила и др. Отработанный катализаторный комплекс может, присутствовать в продуктах алкилирования в растворенном виде и в виде гетерогенной примеси или отделен от продуктов алкили. рования в виде шлама.

Растворы хлорида алюминия, получае мые из отходов производства, находят все большее применение в различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим важное значение приобретает улучшение потреби-, тельских свойств растворов, в частности снижение их коррозионной активйости.

„„ Ы „„1 710127 А1 (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности извлечения соединения алюминия из отработанного катализаторакомплекса, например, на основе А!С!з, что может быть использовано при переработке отходов производства изопропил-этилбензола, сульфонола. Цель изобретения — снижение коррозионной активности получаемых растворов. Для этого отработанный катализаторный комплекс на основе

AlCla делят на 2 — 10 порций, одну из которых гидролизуют водой, а последующие— водной фазой, отделяемой со стадии гидролиза предыдущей порции. Коррозионная активность растворов хлорида алюминия, образующихся при гидролизе отработанных катализаторных комплексов, уменьшается в 8 — 30 раз по сравнению с известным.

1 табл.

Известен способ гидролиза отработанного катализаторного комплекса водой в соотношении комплекс:вода равным 1:1 — 3.

К недостаткам способа следует отнести то, что перед гидролизом отработанный катализаторный комплекс в 10 — 20 раз разбавляется этилбензолом, после чего следует интенсивное перемешивание воды с органической фазой. Образующиеся при таком способе гидролиза растворы хлорида алюминия обладают значительной коррозионной активностью (скорость коррозии стали

Ст-3 более 0,5 г/(м ч).

Известен также способ извлечения катализаторного комплекса, согласно которому перед гидролизом отработанный катализаторный комплекс выдерживают при давлении 125 — 250 мм рт.ст. в токе инертного газа для частичного удаления

HCI. Затем отработанный катализаторный

1710127 комплекс гидролизируют водой при массовом отношении 1:1. Продукты гидролиза разделяют на органическую и водную фазы (раствор хлорида алюминия). Водную фазу выдерживают при 40 — 70 С, после чего с целью удаления H CI и других примесей фильтруют через активированный уголь, смешивают с HzOz и пропускают через анионит и ионит (дауэкс-44).

Описанный способ является трудоемким и связан с существенными материальн ыми затратами. Для создания пониженного давления необходимо специальное оборудование, отдуваемый HCI следует поглощать растворителем, активированный уголь и ионнообменные смолы требуют постоянной регенерации или замены, кроме того, необходимо решать вопросы, связанные с утилизацией соляной кислоты, образующейся в процессе улавливания HCI, Известен способ, в котором для уменьшения коррозионной активности получаемых растворов хлорида алюминия отработанные катализаторные комплексы гидролизуют водным раствором основного хлорида алюминия.

Недостаток данного способа состоит в необходимости специального приготовления раствора основного хлорида алюминия, являющегося дорогим и дефицитным продуктом, выпускаемым небольшими опытными партиями.

Кроме того, способ не позволяет значительно снизить коррозионную активностьполучаемых растворов хлорида алюминия.

Наиболее близким к изобретениюявляется способ, при котором отработанный катализаторный комплекс гидролизуют водой при объемном соотношении комплекс:вода равным 1:1, продукты гидролиза разделяют на органическую фазу и водную, представляющую собой раствор, содержащий 25—

35% хлорида алюминия, часть раствора возвращают в зону гидролиза вместе с потоком воды после промывки продуктов алкилирования, оставшийся раствор после дополнительной переработки используют в качестве раствора хлорида алюминия технической марки, Основной недостаток известного способа заключается в высокой коррозионной активности обрааованных растворов (cKo рость коррозии стали Ст-3 0.5 — 8.0 г!м ч.

Целью изобретения является снижение коррозионной активности получаемых растворов.

Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в делении отработанного катализаторного

15 к комплекса на 2 — 10 порций, первую из которых гидролизуют водой, а последующие водной фазой, возвращаемой со стадии гидролиза предыдущей порции.

При экспериментальном подтверждении изобретения используют отработанные катализаторные комплексы различных производств — и роизводства изоп роп илбензола, производства сульфонала и производства хлористого этила. Отработанные комплексы этих производств представ-. ляют собой сложную гетерогенную систему, состоящую иэ хлорида алюминия и органических веществ. Массовая доля АIСIз в отработанных комплексах составляет 30- 37, Эксперимент осуществляют следующим образом.

Для всех опытов берут 100 см воды и з

100 смз отработанного катализаторного

20 комплекса, объем которого делят на 2 — 10 порций. B делительную воронку заливают

100 см воды и добавляют первую порцию комплекса, содержимое воронки перемешивают в течение 30 с, затем после 30 мин

25 отстаивания водную фазу отделяют от органической и вновь заливают в делительную воронку, куда добавляют следующую. порцию отработанного комплекса.

Приемы смешения и разделения отра30 ботанного комплекса и водной фазы повторяют 2 — 10 раз до полной переработки всего объема (100 см комплекса, Водная фаза, получаемая в результате гидролиза 100 см отработанного катализа з

35 торного комплекса, представляет. собой концентрированный раствор хлорида алюминия. Органическую фазу, состоящую из ароматических углеводородов и смолистых веществ, используют для дальнейшей пере40 работки с целью ее утилизации.

Коррозионную активность получаемых растворов хлорида алюминия оценивают по скорости коррозии образцов из низкоуглеродистой стали Ст-3 гравитометрическим

45 методом.

Пример 1. 100 см отработанного катализаторного комплекса производства изопропилбензола делят на 2 порции по 50: смз, Первую порцию в 50 см отоаботанного з

50 комплекса гидролизуют 100 см воды, в результате пОлучают раствор с массовой долей А!СIз 16,2, Данный раствор отделяют от органической фазы и смешивают с второй порцией (50 см ),отработанного комплекса.

55 После отделения органической фазы получают раствор, содержащий 27,5 АIС1з (здесь и в дальнейшем в растворе определяют массовую долю ионов алюмиНия, которую пересчитывают на А!С!з). Скорость коррозии образцов из углеродистой стали

1710127 при 22 С в данном растворе равна 0,35 г/м ч.

Пример 2. 100 см отработанного катализаторного комплекса производства изопропилбензола делят на 4 порции по 25 5 см . Для осуществления гидролиза берут

100 см воды. Первую порцию отработанного комплекса смешивают со 100 см воды.

После 30 мин .отстаивания органическую и водную фазы разделяют. Массовая доля 10

AICb в водной фазе после разложения первой порции отработанного комплекса со-, ставляет 8,0%. Вторую порцию отработанного комплекса разлагают полученным 8%-ным раствором. В результате 5 получают раствор с массовой долей AICI3

15,6%. После разложения третьей порции отработанного катализаторного комплекса массовая доля А!С!з в растворе достигает

21,5%. В результате разложения последней 20 четвертой порции получают раствор с массовой долей AIClg 27,8%. Коррозионные испытания, проведенные в данном 27,8% растворе хлорида алюминия, показывают, что скорость коррозии образцов из углеро- 25 дистой стали равна 0,15 г/м ч.

При разделении отработанного катализаторного комплекса на 10 порций и осуществлении 10 приемов смешения и разделения отработанного комплекса с вод- 30 ной фазой в конечном итоге получают раствор с массовой долей А!С!з 27,7%, Скорость коррозии углеродистой стали в данном растворе составляет 0,06 г/м ч. .Аналогичные опыты проводят с отрабо- 35 танными катализаторными комплексами производства этиленбензола, сульфонола и хлористого этила. Данные, полученные входе экспериментов, представлены в таблице.

Пример 3; (известный) 100 смз отработанного катализаторного комплекса производства изопропилбензола смешивают со 100 см воды. В результате гидролиза происходит разложение отработанного ка- 45 тализаторного комплекса с переходом хлорида алюминия в водную фазу. После 30 мин отстаивания производят разделение водной и органической фаз. Водная фаза представляет собой 27,3%-ный раствор хлорида алюминия.

Скорость коррозии образцов из углеродистой стали Ст-3 в полученном растворе при 22 С составляет 0,55 г/м ч.

Как видно иэ таблицы, корроэионная активность растворов хлорида алюминия, образующихся при гидролизе отработанных каталиэаторных комплексов предлагаемым способом, уменьшается в 8-30 раз по сравнению с известным. Эффект снижение коррозионной активности в 1,4 — 1,6 раза наблюдается уже при делении отработанного комплекса на 2 порции, которые гидролизуют последовательно вначале водой, а затем раствором хлорида алюминия, образовавшимся в процессе гидролиза первой порции отработанного катализаторного комплекса. При делении отработанного комплекса на 10 порций, гидролизуемых последовательно водной фазой, отделяемой со стадии гидролиза предыдущей порции отработанного катализаторного комплекса, в конечном итоге получают раствор хлорида алюминия, коррозионная активность которого стабилизируется, достигая минимального значения.

Формула изобретения

Способ извлечения соединения алюминия из отработанного катализаторного комплекса на основе хлорида алюминия, включающий гидролиз-водой и разделение продуктов- гидролиза на органическую и воднуюфазы, отл ича ю щи йся тем, что, с целью снижения коррозионной активности получаемых растворов, отработанный катализаторный комплекс делят на 2 — 10 порций, первую порцию гидролизуют водой, а последующие — водной фазой, отделяемой со стадии гидролиза предыдущей порции.

1710127

Сравнительные данные по извлечению хлорида алюминия из отработанных катализаторных комплексов в виде растворов из вестным и предла гаемым способами (объемное отношение отработанного катализаторного комплекса к воде 1:1) Количество

: порций и

l1pNBMoB гид— ролиза

I отработан ный каталиОтработанный катализаторный комплекс! Массовая . Скорость-.кор-,, доля А1С1з розии,стали в конечном „Ст-3 в раст растворе,4 воре, г/мзч заторный комплекс

Отработанный катализаторный комплекс про изводства изопропилбензола, массовая доля

А1С1з 363 27;3 спо27,5

27,2

27,8

27,7

27,3

27,2

3.

11

Отработанный катализаторный комплекс производства этилбензола, массовая доля А1С1з 343 спо27, 3

27,1

27,2

27,0

27,1

3

27,2

Отработанный катализаторный комплекс производства сульфонола,массовая доля А1С1 334 спо.27,0

27,1

26 9

26,8

26,8

17 3

4

12 спо17,4

17,5

17,2

17,0

16,9

17,1

Составитель Н,Путова

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 289 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Отработанный катализа- 1 торный комплекс производства хлористого этила, массовая доля А1С. .з 2А 2

4

0,5-0,6 (Известный соб)

0,35-0,40

0,25-0,30

0,15-0,20

0,06-0,08

0,06-0,08

0,80-0,90 (Известный с об)

0,60-0,50

0,45-0,40

0,35-0,30

0,15-0,20

0,15-0,20

1, 1-1,3 (Из вест ныи соб)

0,7-0,8

0,35-0,40

О, 21-0,23

"О, 10-0, 15

0,10-0,15

6,8-8,0 (Известный соб)

4,0-.5,0

1,8-2,0

0,5-0,6

0,3-0,4

0,2-0,3

0,2-0,3